Kohleschichtwiderstand:Ein umfassender Leitfaden zu seinen Grundlagen

Feste oder variable Widerstände gibt es seit ihrer Erfindung. Oft dienen sie dazu, Stromfluss in Schaltungen zu widerstehen. Es gibt mehrere Widerstandstypen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Der heutige Text konzentriert sich auf Kohleschichtwiderstände und die wesentlichen Informationen, die Sie dazu benötigen.

Was ist ein Kohleschichtwiderstand?

Ein Kohleschichtwiderstand, auch bekannt als Kohleschichtwiderstand mit thermischer Zersetzung, fällt unter Festwertwiderstandstypen. Darüber hinaus besteht der Kohlenstofffilm aus Widerstandsmaterial, wodurch die Haltbarkeit des Widerstands verbessert wird, indem die elektrischen Strompegel begrenzt werden.

Ein Kohleschichtwiderstand

Quelle:Wikimedia Commons

Struktur und Eigenschaften von Kohleschichtwiderständen

Struktur und Konstruktion

Keramikkern/Substrat

Leitung

Nickelkappe

Kohlenstofffolie

Schutzlack/-beschichtung

Aufbau eines Kohleschichtwiderstands

Ein Kohleschichtwiderstand durchläuft bei seiner Konstruktion einen Abscheidungsprozess. Der Prozess ist wie folgt:

• Ein Kohlenwasserstoffgas hält sich in einem Keramikträger oder Keramikstab bei hohem Druck und hoher Temperatur. Wenn Gase (wie Benzol oder Methan) 1000 °C erreichen, werden sie oft von Fertigungsmaschinen zertrümmert.
• Dann setzt sich der nun kristalline Kohlenstoff als Niederschlag auf einem Keramiksubstrat ab.

Das Endprodukt ist eine Struktur eines Kohlewiderstands mit den folgenden Teilen:

• Keramikkern/-form – bietet Isolierung gegen Elektrizität oder hohe Temperaturen,
• Führung
• Kohlenstofffilm, der den Stromfluss einschränkt,
• Nickelkappe und
• Epoxidschicht/Lack – zum Schutz.

Andere Strukturen, die seine Funktionalität fördern, sind:

• In erster Linie verbessern die vergrößerte Länge und die verringerte Breite die Wirksamkeit der Widerstände.
• Für eine bessere Leitfähigkeit gibt es Kupfermaterial als Verbindungsleitungen, die zwischen metallischen Enden gehalten werden.
• Dann liefert eine spiralförmige Form von Kohlenstoffschichten einen präzisen Widerstand des Widerstands. Durch Verringern oder Erhöhen der Länge des spiralförmigen Pfads wird der Widerstandswert angepasst.
• Zu guter Letzt sorgt die Kohlenstoffbeschichtung dafür, dass der Widerstand Strom trägt, ohne beschädigt zu werden.

Wie die Kohlenstofffilmschicht den Elektronenfluss einschränkt

Die Einschränkung ist abhängig von der Breite Ihrer Kohlefilmschicht. Ein dünnschichtiger Film bedeutet einen hohen Widerstandswert, da er weniger Platz für die Bewegung freier Elektronen bietet. Und umgekehrt bei einer dickschichtigen Folie.

Eigenschaften

Die folgende Liste zeigt die Eigenschaften eines Kohleschichtwiderstands.

• Der Widerstandswert reicht von ˂1Ω bis 10MΩ.
• Das maximale Rauschen (µV/V) beträgt 20, mit einer Rauschelektromotorischen Kraft unter 10 µV/V.
• Der Nennwiderstand beträgt E-48 und der Widerstand reicht von 1 Ohm bis 10 Megaohm
• Hohe Genauigkeit von 2 % bis 5 %. Sie können die Genauigkeit anpassen, um einen Präzisionswiderstand zu konstruieren, indem Sie den Faden der Folie abschneiden.
• Spannungskoeffizient (%/V) von 0,0005
• Typische Toleranzverfügbarkeit von ±2 %, ±5 %, ±10 %, ±20 %
• Die maximale Widerstandstemperatur (°C) beträgt 150
• Negativer Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands
• Die Nennleistung umfasst 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1 W, 2 W, 5 W und 10 W bei 70 °C.
• Temperaturkoeffizient (ppm/°C) reicht von ±200 bis ˃±1500
• Kohleschichtwiderstände haben Hochfrequenzeigenschaften. Aus diesem Grund können Sie sie in Hochfrequenzwiderstände und Ultrahochfrequenzwiderstände umwandeln.
• Ihre Verpackungsmethode beinhaltet Schüttgut oder Einsacken.
• Schließlich hat es eine stabile Pulsbelastung und kann sich schneller an Pulse anpassen. Daher kann seine Anwendung für Impuls-, Gleichstrom- und Wechselstromkreise geeignet sein.

Vor- und Nachteile des Kohleschichtwiderstands

Einige seiner Vorteile sind unten aufgeführt;

• Ein Kohleschichtwiderstand erzeugt weniger Rauschen im Vergleich zu einem Widerstand aus Kohlenstoffzusammensetzung.

Ein Kohlenstoffzusammensetzungswiderstand

• Zweitens hat es eine geringe Toleranz.
• Es hat eine ausgezeichnete Langzeitstabilität.
• Außerdem hat es eine breite Palette von Operationen.
• Dann kann es hochenergetischen Impulsen standhalten.
• Auch hier ist die Herstellung kostengünstig.
• Zu guter Letzt leitet der gesamte Kohlenstoff-Widerstandskörper Energie, wenn Sie einen Strom durch ihn fließen lassen.

Nachteile des Kohlenstofffilms sind:

• Erstens hat es im Vergleich zu Metalloxid und Metallfilmen einen deutlich geringeren Widerstandsbereich.
• Dann hat es einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten seines Widerstands. Folglich verringert sich der Widerstandswert, wenn die Temperatur ansteigt.

Karbonfolie vs. Metallfolie

Metallschicht- und Kohleschichtwiderstände unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Daher werden Sie sich je nach Bedarf mit der besten Option aus der folgenden Diskussion zufrieden geben.

Bauwesen

Technologen stellen Kohleschichtwiderstände her, indem sie zunächst den Kohlenstoff aus einem Hochtemperaturvakuum abtrennen. Als nächstes befestigen sie den Kohlenstofffilm fest auf einer Porzellanstaboberfläche. Schließlich verwenden sie Epoxidharz, um die Oberfläche für zusätzlichen Schutz zu beschichten.

Metallschichtwiderstände hingegen verfügen über eine Legierungs-Vakuumbeschichtungstechnologie. Hier gibt es eine Abscheidung von Filmen auf der Oberfläche von Porzellanstäben (weiß). Danach schneiden die Hersteller von Kohleschichtwiderständen den Stab, um die Widerstandswerte anzupassen.

Größe

Zunächst einmal ist ein Kohleschichtwiderstand im Vergleich zu einem Metallschichtwiderstand größer.

Noise-Design

Dann haben Kohleschichtwiderstände im Vergleich zu Metallschichtwiderständen ein etwas höheres Rauschdesign. Nichtsdestotrotz können Sie sie in Hochfrequenz- und Hochfrequenzanwendungen verwenden.

Spannungs- und Temperaturkoeffizient

Ein Spannungskoeffizient ist das Verhältnis der Änderung des Widerstands des Stromkreises zur Änderung seiner Spannung. Dabei hat ein Metallschichtwiderstand einen besseren Temperatur- und Spannungskoeffizienten als ein Kohleschichtwiderstand. Auch wenn beide einer massiven Temperatur standhalten können, haben Metallfolien in einem weiten Widerstandsbereich bessere Chancen.

Toleranz

A beträgt mindestens 2 %. Umgekehrt kann ein Metallschichtwiderstand bis zu einer geringen Unverträglichkeit von 0,5 % ansteigen.

Erscheinungsbild

Beide Widerstände haben Farbbänder, unterscheiden sich aber im Aussehen.

Farbcode-Anleitung

Ein Kohleschichtwiderstand besteht aus vierfarbigen Ringen (5 %), die Khaki oder andere Farben haben.

Ein Kohleschichtwiderstand

Auf der anderen Seite haben Metallschichtwiderstände fünf Farbringe (1 %) blau.

Ein Metallschichtwiderstand

5. Faktoren für die Erhöhung des Kohlenstoffschichtwiderstandswiderstands

Viele Gründe können dazu führen, dass der Widerstandswert von Kohleschichtwiderständen wie folgt ansteigt;

1. Erstens bedeutet eine Karbonpaste von schlechter Qualität einen erhöhten Widerstand.
2. Ein poröser/aufgeschmolzener Kohlenstoffilm

Mehrere mobile Ionen wie Ca, Na und K bauen die Schutzbeschichtung des Widerstands ab und machen sie ineffizient. Auch ein defekter Film kann den Widerstand erhöhen.

3. Oxidation

Ein Oxidationsprozess beginnt oft damit, dass sich die Widerstandsoberfläche nach innen bewegt, um eine Erhöhung des Widerstandswerts zu bewirken. Die Langzeitschädigung wird durch dünnere Widerstandsschichten, Beschichtungen mit organischem Material (Harze oder Kunststoffe) und Umgebungsbedingungen beschleunigt.

Gasdesorption und -adsorption

Wenn Sie Ihren Kohleschichtwiderstand unter normalen Umgebungsbedingungen direkt verwenden, wird er etwas Gas adsorbieren. Dies liegt hauptsächlich an einem Anstieg des Luftdrucks durch den Aufbau des Vakuums. Das erhöht wiederum den Widerstandswert.

So können Sie den Widerstandswert manuell erhöhen

Erhöhen Sie den Wert, indem Sie den Farbfilm auf der Oberfläche des Widerstands abkratzen, bis Sie den Kohlenstofffilm freilegen. Behalten Sie dabei den Widerstand durch Messen im Auge, bis Sie den gewünschten Wert erreicht haben.

Sie haben höchstens einen Mehrwert innerhalb von 20% Ihres ursprünglichen Widerstandswertes. Stellen Sie sicher, dass er 20 % nicht überschreitet, da der höhere Wert die Widerstandsstabilität des Widerstands beeinträchtigt.

Anwendungen des Kohleschichtwiderstands

Anwendungen für Kohleschichtwiderstände finden sich in Geräten, die Hochspannung (15 kV) und hohe Temperaturen (bis zu 350 °C) überstehen können. Beispiele;

• Hochspannungsnetzteile,
• Laser,
• Medizinische Defibrillatoren
• Krankenhausgeräte, die vor hochenergetischen Impulsen geschützt werden müssen,
• Manuelle Installationen und Wartung,
• RADAR und

(Radar)

• Röntgenstrahlen.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sie aufgrund der Effektivität von Kohleschichtwiderständen viele Operationen gewonnen haben. Sie finden sie beispielsweise in Anwendungen, die Informationsprodukte, Elektrogeräte und Elektronen beinhalten. Sie sind nicht nur billig, sondern haben auch eine bessere Stabilität und sind sehr zuverlässig.

Obwohl es einen Nachteil im hohen negativen Temperaturkoeffizienten hat, dient es elektrischen Schaltungen immer noch sehr viel.

Wenn wir den heutigen Beitrag abrunden, hoffen wir, dass Sie viel über Kohleschichtwiderstände gesammelt haben. Wenn Sie jedoch immer noch ein brennendes Problem mit den Widerständen haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind bereit, Sie zu führen.